来自宇宙学流体动力学模拟的大质量晕恒星性质统计：共同的核函数形状

我们研究由三个宇宙学流体动力学模拟实现的大质量晕群体的恒星性质统计，包括卫星星系占据数：BAHAMAS + MACSIS、IllustrisTNG 套件的 TNG300 以及 Magneticum Pathfinder。这些模拟采用了独立的天体物理过程子网格方法，空间分辨率介于 $1.5$ 至 $6$ kpc 之间，且每个模拟在红移 $z=0$ 处生成了 $1000$ 个或更多 $M_{\rm halo}> 10^{13.5} M_{\odot}$ 的晕样本。应用局部线性回归（LLR），我们提取了由三元素恒星性质向量组成的晕质量条件统计（归一化、斜率与内禀协方差）：i) $N_{sat}$，晕半径 $R_{200c}$ 内恒星质量 $M_{\star, \rm sat} > 10^{10} M_{\odot}$ 的卫星星系数目；ii) $M_{\star,\rm tot}$，该半径内的总恒星质量；iii) $M_{\star,\rm BCG}$，中央星系在 $100 \, \rm kpc$ 半径内的引力束缚恒星质量。三个性质随晕质量的标度参数在模拟间呈现轻微差异，部分源于数值分辨率，但在性质关联上定性一致：具有小于平均尺寸中央星系的晕往往也具有较小的总恒星质量与较多的卫星星系数目。对总晕质量取边际，我们发现卫星星系核函数 $p(\ln N_{sat}\,|\,M_{\rm halo},z)$ 在所有三个模拟中一致地左偏，偏度参数 $\gamma = -0.91 \pm 0.02$，而 $\ln M_{\star,\rm tot}$ 的核函数更接近对数正态。最高分辨率的模拟发现 $p(\ln M_{\star,\rm BCG}\,|\,M_{\rm halo},z)$ 在 $z=0$ 处的形状 $\gamma \simeq -0.8$，并且总恒星质量的分数弥散在质量大于 $10^{14.3} M_{\odot}$ 的晕中低于 $10\%$。